高流動性粉末狀織物柔化組合物及其製備方法
2023-05-03 00:08:26
專利名稱：高流動性粉末狀織物柔化組合物及其製備方法
技術領域：
本發明涉及高流動性的，噴霧乾燥濃縮的顆粒狀織物柔化組合物，其易於在水中分散，本發明還涉及該組合物的製備方法及用途。本發明尤其涉及一種高效織物柔化組合物，其便於使用並含有相當高比例的陽離子織物柔軟劑，同時其可節省包裝和運輸費用。
在美國和歐洲，用於家用洗衣機的織物柔軟或精整組合物有廣闊的廣場。這些組合物通常為水溶液，含有陽離子季銨化合物為主要活性成份，在洗衣時使用它們可使被處理的織物柔軟。典型的這些織物柔軟劑(該類柔化組合物的俗稱)含有約5～8%的活性陽離子柔化化合物。美國的洗衣機裝有約65升水，在漂洗循環時通常加入約90g6%活性液體織物柔軟劑以取得滿意的柔化效果。
但是液體織物柔軟劑確實有其固有的缺點。可引入水相的活性陽離子季銨化合物的量常常受到季銨化合物的溶解度、最終產品的穩定性及流動性等性質的限制。常用於漂洗時加入的織物柔化組合物含有季銨化合物，典型的為具有兩條長烷基鏈的(季銨化合物)，它們基本上是非水溶性物質，因此柔化組合物通常為水分散液或乳濁液。隨之而來的是，在通常高於6%(重量)的活性陽離子柔化化合物的較高濃度下，在產品配方、穩定性(即產品的分層)，凝膠形成及水分散性等方向很可能發生問題。當季銨化合物重量濃度高於約9%時，水相液體柔軟劑的粘度和穩定性對於商品化這一目的而言常常是難以令人滿意的。
市售的液體織物柔軟劑還有其經濟上的不利因素。這主要關係到含有相對較低量的活性柔化組份的瓶裝稀釋水溶液產品的實際包裝及運輸費用。包裝還帶來了環境問題。在美國和歐洲，消費者希望使用易於生物降解的可重複使用的包裝材料，這與通常用於家用液體產品的塑料容器的製造和處理常常發生矛盾。因此，在本技術領域需要顆粒狀織物柔軟組合物，它能包含相對較高濃度的活性柔化組份並且包裝經濟。
專利文獻中已對粉末狀的織物柔軟劑進行了描述。美國專利US2，940，816描述了一種粉末狀織物柔軟劑，它含有指定的季銨化合物和尿素的組合物。美國專利US3，256，180描述了一種製備織物柔軟劑的方法，該方法包括在水的存在下，使尿素與季銨化合物反應，從而得到粒狀產品。在美國專利US3，356，526和3，573，091中Woldman等提出了一種粉末狀季銨柔軟劑的製備方法，其中包括將季銨化合物溶液向顆粒載體，如尿素或三聚磷酸鈉，噴霧以得到包有柔軟劑的載體顆粒。
David在美國專利US4，27，558中公開了含有季銨化合物、尿素和鈣皂，如鈣牛脂皂的織物柔軟(劑)顆粒。其方法包括形成所要求組份的液體混合物，冷卻該液體以形成一種固體，將其研磨成顆粒。在研磨前先將固體「風乾」數小時，術語「風乾」是指讓顆粒的水含量與環境中水分達到平衡這一過程。根據公開文本還可用「噴霧冷卻」液體混合物形成不失水的固體。然後將該固體研磨並風乾。
歐洲專利申請EP1315(Procter和Gamble)中描述了一種方法，它將季銨化合物的熔融顆粒和如一種脂肪醇或脂肪酸的分散抑制劑附著在含表面活性劑和助洗劑的噴霧乾燥鹼性洗滌劑顆粒上。著重指出的是與其它專利文獻一樣，要避免在洗滌水中分散陽離子柔軟化合物以防止在洗滌液中失活。在那些專利中均試圖提供一種在冷水中尤其是在漂洗循環中使用的易於分散的季銨化合物粉末，但這種分散性依然存在問題，尤其是在較高濃度的季銨化合物中。
已經發現可根據本發明的噴霧乾燥法製備高濃度顆粒狀織物柔化組合物，該方法提供一種柔化組合物顆粒，其中陽離子柔化化合物含量高達約40%，其可與例如非離子和/或陰離子表面活性劑共同使用，該顆粒易於在水中分散並能提供有效的柔化作用。
因此，本發明提供了一種高流動性，噴霧乾燥顆粒狀織物柔化組合物，其易於在水中分散且含有(a)約5～40%(重量)的一種陽離子季銨柔化化合物;
(b)約0.5～15%(重量)的一種陰離子和/或非離子洗滌化合物;和
(c)約45～85%(重量)尿素;餘量為水。
在本發明選優的實施方案中組合物還可含有約1～10%(重量)的一種脂肪酸鏈烷醇醯胺。
本發明還包括一種高流動性，噴霧乾燥顆粒狀織物柔化組合物的製備方法，該組合物易於在水中分散，包括(a)形成一種攪拌料漿，含有(ⅰ)約5～40%(重量)的一種陽離子季銨柔化化合物;
(ⅱ)約0.5～15%(重量)的一種陰離子和/或非離子洗滌化合物;
(ⅲ)或約1～10%(重量)的一種鏈烷醇醯胺;和(ⅳ)約45～85%(重量)的尿素，上述百分比是在無水條件下根據料漿中固體含量計算的;
(b)混合步驟(a)中得到的攪拌料漿，直至形成平均顆粒直徑小於約1.0微米的均勻混合物或分散物;且此後(c)將上述混合物噴霧乾燥，或在噴霧塔中分散，其中混合物的水基本上被蒸發掉以得到一種高流動性柔化組合物顆粒，該顆粒易於在水中分散。
可以預期，本發明發現織物柔化組合物可由噴霧乾燥製成顆粒狀組合物，該組合物的濃度遠遠高於常規漂洗循環用液體柔軟劑。將所得噴霧乾燥顆粒分散於水中，它能使洗滌或漂洗循環中的織物有效地柔化。本發明組合物的另一個本質特徵為在將攪拌料漿噴霧前採取一個混合步驟，使得攪拌料漿的成份充分分散以形成平均顆料直徑低於約1.0微米的混合物或分散物，從而得到均勻的噴霧乾燥顆粒。該類型的均勻混合物可用現有技術中各種類型的混合器、研磨機或泵製得，但優選使用一種所謂的「均化器」，例如GaulinCorporation，(Everett，Massachusetts，U.S.A)或Hilversum，(Holland)銷售的「Gaulin均化器」，其必要組成為與均化開關裝置相連的排液泵，該均化開關裝置能供給平均顆粒直徑低於約10微米，優選低於約0.75微米的緊密混合物。在該混合物中顆粒最大直徑較好的應低於約5.0微米，最好低於約3.0微米。
本發明的柔化組合物的噴霧乾燥法多半使用有關製備顆粒狀洗滌劑組合物的公知技術。通常製成攪拌料漿，其含有水與許多或更多種織物柔化組合物所需的成份的混合物。料漿中固體含量通常約為20～70%，優選30～60%，更優選40～50%，餘量為水。然後將攪拌料漿在1000～2000psi壓力下經霧化噴嘴泵至噴霧乾燥塔中進行霧化。典型的工業用塔尺寸為高約35～100英寸，直徑約12～30英尺。從塔基部引入溫度為約300～1000°F的空氣，其與霧化後料漿接觸，從而對料漿液滴提供了一種熱的乾燥氣體，籍此蒸去大部分水。從塔底收集所得顆粒或小球，塔頂為水汽與熱空氣。熱敏或水敏組份，如香料可在隨後的混合或摻合操作中，向塔內顆粒中添加。
最好是通過連續加入本方法中的各種成份從而得到最大混合度及最易於泵送的噴霧乾燥料漿。各種成份的添加順序可根據情況而改變。一般最好先向攪和機中加入全部或基本上全部的水(最好在反應溫度)，然後按下列順序加入其它組份「尿素，季銨柔化組合物，陰離子和/或非離子表面活性劑、脂肪酸鏈烷醇醯胺和任意的輔劑，如顏料、抗氧化劑和殺菌劑。
攪和機中水相溫度通常在室溫或高於室溫，一般在20～70℃，較好在約25～40℃。
為得到徹底混合的均質料漿，所需的混合時間可以有很大的變化，如從小攪和機和高溼含量料漿所需的短短5分鐘，到長達1小時，儘管在某些情況下優選的上限為30分鐘。在攪和機內混合後，將攪拌料漿送至均化器或類似的混合器或泵中進行進一步的混合，從而得到如上述的平均顆粒直徑低於約1.0微米的均勻分散物或混合物。
將所得分散物隨後用常規方法送至噴霧乾燥塔，其位於攪和機附近。將分散物在高壓下通過噴霧噴嘴進入噴霧塔(逆流或並流)，其中下降的料漿液滴通過熱的乾燥空氣，蒸去基本上全部的水形成織物柔化組合物顆粒或小球。優選顆粒水含量為約2～4%(重量)。
用於本發明的陽離子季銨柔化化合物包括咪唑鎓鹽、二長鏈烷基季銨鹽及二酯化的長鏈脂肪酸二低級烷基季銨鹽。較好的咪唑鎓鹽的通式如下
R1是C8～C30脂族基，優選C14～C18烷基或鏈烯基;
R2和R3可分別是R1的任一種，或優選低級烷基或被取代的C1～C4烷基，例如滷代烷基、羥烷基、醯氨基烷基及其類似物;
X為水溶性陰離子，例如氯化物、溴化物、碘化物、氟化物、硫酸根、硫酸單甲酯根(methosulfate)、亞硝酸根、硝酸根、磷酸根、羧酸根(如乙酸根、己二酸根、鄰苯二甲酸根、苯甲酸根、油酸根等);
典型的咪唑鎓鹽柔化化合物包括2-十七烷基-1-甲基-1-油醯醯氨基乙基咪唑鎓的硫酸單乙酯化合物(ethosulfate)，2-十七烷基-1-甲基-1-(2-硬脂醯醯氨基)乙基咪唑鎓的硫酸鹽，2-十七烷基-1-甲基-1-(2-硬脂醯醯氨基)乙基咪唑鎓的氯化物，2-椰子油基-1-(2-羥乙基)-1-苄基咪唑鎓的氯化物;
2-椰子油基-1-(羥乙基)-1-(4-氨丁基)咪唑鎓的氯化物，
2-椰子油基-1-(2-羥乙基)-1-十八烷基咪唑鎓的氯化合物，2-妥爾油脂肪基-1-(2-羥乙基)-1-苄基咪唑鎓的氯化物，2-妥爾油脂肪基-1-(2-羥乙基)-1-(4-氨丁基)咪唑鎓的氯化物，2-十七碳烯基-1-(2-羥乙基)-1-(4-氨丁基)咪唑鎓的氯化物，2-十七碳烯基-1-(2-羥乙基)-1-苄基咪唑鎓的氯化物，2-十七烷基-1-(羥乙基)-1-十八烷基咪唑鎓的硫酸乙酯。
二長鏈烷基季銨鹽通式如下
其中R基選自C1～C30脂族基，優選烷基或鏈烯基;芳基(如苯基、甲苯基、異丙苯基等)、芳烷基(如苄基、苯乙基、甲基苄基等)、及其滷素，醯胺，羥基、羧基取代物，如C2～C6滷代烷基(如2-氯乙基)、和C2～C6羥烷基(如2-羥乙基);附加條件為至少兩個R基為C12～C30，優選C12～C22，同時其它的R基團為低級烷基;最好的是至少兩個R基為C12～C18，其餘的為C1～C4低級烷基(乙基或甲基更好)，Y是與式(1)中X定義相同的陰離子。
典型的式(2)季銨鹽包括二硬脂基二甲基氯化銨，二脂油基二甲基氯化銨，二(十六烷基)二甲基氯化銨，二硬脂基二甲基溴化銨，二(氫化脂油基)二甲基溴化銨，二硬脂基二(異丙基)氯化銨，硫酸單甲酯二硬脂基二甲基胺，硫酸單甲酯二(氫化脂油基)二甲基銨。
另一類較好的陽離子織物柔軟劑為二酯化長鏈脂肪酸二低級烷基季銨鹽及二酯化長鏈脂肪酸低級烷基低級羥烷基季銨鹽。該類陽離子織物柔軟劑可用下式表示
其中RCO代表具有約C12～C24碳原子的脂肪酸殘基;
R2和R3代表互相獨立的一個低級烷基或羥烷基，它們含有1～4個碳原子，優選1～3個碳原子;
R4代表C1～C4低級亞烷基，優選1～3個碳原子;最優選2個碳原子，即R4為-CH2CH2-;及X為上述水溶性陰離子。
該類化合物有市售，如StepanChemicalCo.以Stepantex為商標的化合物，如StepantexVHR90具有下式
其中RCO為脂油或椰子油脂肪酸的衍生物，X可以是氯離子或硫酸根。
在顆粒狀柔化組合物中季銨柔化化合物的含量通常在約5～40%(重量)之間，優選約10～30%，最優選約15～25%(重量)。
一種任意的織物柔化成份為脂肪醇，其中的疏水基可以是直鏈或支鏈烷基或鏈烯基，它們含有約12～24個碳原子，優選約10～20個碳原子，尤其優選約12～20個碳原子。脂肪醇的例子有十二烷醇、葵醇、十四烷醇、十五烷醇、十六烷醇、十八烷醇、月桂醇、棕櫚醇、硬脂醇、油醇及其混合物。還可以是來源於天然或合成的其它脂肪醇，如混合醇，比如乙烯的齊格勒聚合產物C16～C18醇。
在組合物中的脂肪醇量相對於陽離子織物柔軟劑可以呈較少的量存在，以致織物柔軟劑與脂肪醇的重量比約為6∶1～2∶1，特別優選約5∶1～3∶1。
用於本發明的脂肪酸烷基醇醯胺為脂肪酸醯胺的衍生物，其烷基至少含有12個碳原子，其優選具有下述結構式
其中n為2或3，優選椰子油單乙醇醯胺。
柔化組合物中脂肪酸烷基醇醯胺的重量濃度通常為約1～10%，優選約1～5%。根據本發明的脂肪酸烷基醇醯胺與季銨柔化化合物的結合對織物提供了優異的柔化效果。
織物柔化組合物的一個必要組份為尿素。顆粒中通常含有約45～85%(重量)的尿素，優選約55～75%(重量)，最優選約60～70%(重量)。
另一種用於改進顆粒溶解性和分散性的重要組份為陰離子和/或非離子表面活性劑。用於本發明的表面活性劑的分子式中具有8～26個碳原子(優選約10～18個碳原子有機疏水基及至少一種水溶性基團，該水溶性基團選自磺酸根、硫酸根、羧酸根、膦酸根和磷酸根，從而形成水溶性洗滌劑。
適宜的陰離子洗滌劑的例子包括皂類，如高級脂肪酸的水溶性鹽(如鈉、鉀、銨和烷基醇銨鹽)或含約8～20碳(較好為10～18碳)的樹脂鹽。特別有用的為由椰子油和脂油衍生而來的脂肪酸混合物的鈉和鉀鹽。如椰子油鈉皂和脂油鉀皂。
陰離子洗滌劑還包括含有脂肪族基，較好為含8～26碳的烷基，最好為12～22個碳原子烷基的水溶性硫酸化或磺酸化洗滌劑。磺酸化陰離子洗滌劑的例子是高級烷基芳族磺酸鹽，如在高級烷基直鏈或支鏈上含10～16個碳原子的高級烷基苯磺酸鹽，比如高級烷基苯磺酸、高級烷基甲苯磺酸、高級烷基苯酚磺酸的鈉鹽、鉀鹽和銨鹽。
其它適宜的陰離子洗滌劑為烯屬磺酸鹽，包括長鏈烯烴磺酸鹽、長鏈羥烷烴磺酸鹽或其混合物。
其它適宜的陰離子洗滌劑為硫酸化乙氧代高級脂肪醇，該醇結構或為RO(C2H4O)mSO3M，其中R為脂肪烷基，含10-18個碳原子;m為2～6(最好是R基硫原子數的約1/5～1/2);M為水溶性成鹽陽離子，如鹼金屬，氨，低級烷基氨基或低級烷基醇氨基，或高級烷基的碳原子數為10～15的高級烷基苯磺酸鹽。在多乙氧代高級烷醇硫酸鹽中環氧乙烷的比例較好為每摩爾陰離子洗滌劑2～5摩爾環氧乙烷基團，特別是高級烷醇含11～15個碳原子時最好的是3摩爾。ShellChemicalCompang銷售的Neodol25-3S為較好的多乙氧代醇。
最優選的高級水溶性陰離子洗滌化合物為高級烷基苯磺酸、烯屬苯磺酸和高級烷基硫酸的銨鹽和取代銨鹽(如一，二或三乙醇胺)，鹼金屬鹽(如鈉或鉀)和鹼土金屬鹽(如鈣和鎂)。上述陰離子化合物中最好的是直鏈烷基苯磺酸鈉(LABS)，尤其是其中的烷基為12或13個碳原子直鏈烷基時。
適宜的非離子表面活性劑為平均乙氧化程度為3～9的12～20碳原子的乙氧化脂肪醇。較好的非離子洗滌劑為每分子平均含有6或7個乙氧基的椰子油醇和每分子高級脂肪醇中平均含有6或7個乙氧基的C14-C15伯醇。此處最適用的為每摩爾醇含7mol乙氧化物的乙氧代月桂醇。
其它有用的非離子洗滌化合物包括現有技術中公知的烷基多苷和烷基多糖。
顆粒狀組合物中陰離子表面活性劑的量可從0變至8%，其最好隨陽離子柔化化合物的百分比變化如下當陰離子化合物低於約20%時陰離子表面活性劑含量為約1～4%，當陽離子柔化化合物為約20～40%時，陰離子表面活性劑為約3～8%，所有百分比均為以顆粒組合物計的重量百分比。通常陰離子表面活性劑的重量濃度為約2～4%。非離子表面活性劑可任意為約0.5～5%(重量)，並且最好不超過約1%(重量)。
本發明的織物柔化組合物還可含有助劑或添加劑，該助劑或添加劑對柔化組合物的穩定性和功能特性不產生不好的影響。這裡所指的添加劑為香料、染料、顏料、殺菌劑、除汙劑、織物挺爽劑、抗氧劑及抗腐蝕劑。
實施例1本發明的顆粒狀織物柔化組合物配方如下組份重量百分比DSDMAC124非離子表面活性劑22十二烷苯磺酸鈉3椰子油單乙醇醯胺3尿素64水份餘量1.二硬脂基二甲基氯化銨
2.乙氧代月桂醇(每摩爾醇含約7摩爾乙氧化物)在25℃水溫和水的硬度為100和320ppm時向於循環漂洗狀態的頂裝式洗衣機中加入10.5g上述柔化組合物。在水中顆粒產品的分散時間為約1.5分鐘。
將處理後的織物的柔軟性和疏水性與用相同的頂裝式洗衣機和42g市售液體織物柔軟劑(含6%季銨柔軟劑)處理的織物的柔軟性和疏水性相比較。用本發明的顆粒狀柔化組合物處理的織物，其柔軟程度優於用市售液體產品處理的織物，疏水性相同。
權利要求
1.一種易分散於水中的高流動性、噴霧乾燥顆粒狀織物柔化組合物的製備方法，其包括(a)製成一種攪拌料漿，它含有(i)約5～40%(重量)的一種陽離子季銨柔化化合物；(ii)約0.5～15%(重量)的一種陰離子和/或非離子洗滌化合物；(iii)約45～85%(重量)的尿素，上述百分比在無水條件下，根據料漿中固體含量計算；(b)將(a)中得到的攪拌料漿混合以製得一種均勻混合物或分散物，其中的平均顆粒尺寸小於約1.0微米；且此後，(c)在噴霧塔中將上述混合物或分散物噴霧乾燥，其中混合物中的水基本被蒸發，進而得到一種易於在水中分散的高流動性柔化組合物顆粒。
2.根據權利要求1的方法，其中的攪拌料漿還含有約1～10%的脂肪酸烷基醇醯胺。
3.根據權利要求1的方法，其中的脂肪酸烷基醇醯胺為椰子油單乙醇醯胺。
4.根據權利要求1的方法，其中的攪拌料漿含有約1～8%的一種陰離子洗滌化合物和約10～40%的一種陽離子柔軟劑，上述百分比根據料漿中固體含量計算。
5.根據權利要求1的方法，其中的攪拌料漿最多含有約2%(重量)的一種非離子洗滌化合物。
6.根據權利要求1的方法，其中攪拌料漿中陰離子洗滌劑的量隨如下的陽離子化合物百分比按以下而改變;當陽離子柔化化合物低於約20%時，含約1～4%的陰離子洗滌劑;當陰離子柔化化合物百分比為約20～40%時，含約3～8%陰離子洗滌劑。
7.根據權利要求1的方法，其中的陽離子柔化化合物為二硬脂基二甲基氯化銨。
全文摘要
一種高流動性、噴霧乾燥顆粒狀織物柔化組合物的製備方法，該方法包括下述步驟(a)製備一種攪拌料漿，其含有(i)約5～40％(重量)的一種陽離子季銨柔化化合物；(ii)約0.5～15％(重量)的一種陰離子和/或非離子洗滌化合物；(iii)約45～85％(重量)的尿素，在無水存在下根據料漿中固體含量計算上述百分比；(b)將(a)中製得的攪拌料漿混合，得到均勻混合物或分散物，其中的平均顆料尺寸小於約1.0微米，且其後，(c)在噴霧塔中將上述混合物或分散物噴霧乾燥，其中混合物中的水分基本被蒸發，從而得到一種易分散於水中的高流動性柔化組合物顆粒。
文檔編號C11D1/72GK1075759SQ9211469
公開日1993年9月1日 申請日期1992年12月18日 優先權日1991年12月18日
發明者N·查偉斯, I·奧裡弗 申請人:科爾加特·帕爾莫利弗公司